Особенности загрязнения водной среды и методы очистки сточных вод

1.

Лекция 3
Особенности загрязнения водной
среды и методы очистки сточных вод
Лектор: Ломонос О. Л.,
доцент кафедры инженерной психологии и эргономики

2.

План лекции
1. Гидросфера, ее структура и значение.
Основные направления использования
водных ресурсов в мире и Республике
Беларусь.
2. Источники и виды загрязнения водных ресурсов и
их оценка.
3. Основные методы очистки сточных вод.
4. Оценка состояния и нормирования качества воды.
5. Основные направления охраны и рационального
использования водных ресурсов.

3.

Вопрос 1.
Гидросфера, ее структура и значение.
Основные направления использования водных
ресурсов в мире и Республике Беларусь.

4.

ГИДРОСФЕРА
– это водная оболочка Земли.
Водой покрыто 71% земной поверхности.

5.

СОСТАВ ГИДРОСФЕРЫ
1. Мировой океан – примерно 94% всего
объема.
2. Подземные воды – 3,6% общего
объема.
3. Ледники – 2%.
4. Поверхностные воды суши (реки,
озера, болота) и атмосферные воды –
0,4%.

6.

РОЛЬ ВОДЫ
1. Обеспечивает существование
живых организмов
входит в состав всех живых клеток и
тканей;
участвует во всех физиологических
процессах;
является средой обитания многих
организмов.

7.

РОЛЬ ВОДЫ
2. Велика роль в жизнеобеспечении
человека
примерно на 70% тело человека состоит из
воды;
вода выполняет транспортную функцию,
доставляя всем органам нашего тела кислород,
пит. элементы;
используется непосредственно для питья,
гигиенических целей, хозяйственных нужд;
применяется в технологических процессах и
сельском хозяйстве;
дешевые пути сообщения; места отдыха,
спорта и туризма).

8.

РОЛЬ ВОДЫ
3. Определяет климат и изменения
погоды (водные пространства регулируют
термодинамические процессы).

9.

ВОДА
используется по следующим направлениям
1. Питьевое водоснабжение
2. Пищевая промышленность
3. Хозяйственно-бытовое водоснабжение
4. Нужды животноводства
5. Отдых, туризм, спорт
6. Прудовое рыболовство
7. Орошаемое и неорошаемое земледелие
8. Промышленное и теплоэнергетическое
водоснабжение
9. Гидроэнергетика
10. Судоходство

10.

ВОДА
является важным стратегическим
ресурсом
За последние годы потребление воды в
мире увеличилось, и существуют опасения,
что её в недалеком будущем будет не
хватать.

11.

По данным Всемирной комиссии по воде
(World Commission on Water)
каждому человеку ежедневно требуется
от 20 до 50 л воды для питья,
приготовления пищи и личной гигиены.

12.

Около 1 млрд людей в 28 странах мира
не имеют доступа к такому количеству
воды.
Около 2,5 млрд человек живет в
районах, испытывающих среднюю или
острую нехватку воды.
Предполагается, что это число возрастет
до 5,5 млрд человек и составит две трети
населения Земли.

13.

ВОДНЫЕ РЕСУРСЫ
все поверхностные и подземные воды,
которые используются или могут быть
использованы в хозяйственной и иной
деятельности.
Они неравномерны в размещении и использовании.

14.

Республика Беларусь по
обеспеченности водными ресурсами
находится в сравнительно благоприятных
условиях.
Общие поверхностные водные ресурсы
составляют около 58 млрд м3 .

15.

Водные ресурсы РБ представлены
совокупностью:
рек
озер
водохранилищ
прудов
грунтовых и подземных вод

16.

Реки страны
В нашей стране насчитывается 20,8 тыс. больших и
малых рек. Их общая протяженность – 90,6 тыс. км.
- Малые равнинные реки (длина не более 25 км) - 93%.
- Крупные реки (длина более 500 км) – Западная Двина,
Неман, Вилия, Днепр, Березина, Сож, Припять.
Принадлежат к бассейнам двух морей:
1. Черного (58% территории).
2. Балтийского (42%).

17.

18.

Озера страны
Насчитывается 10 800 озер.
Наиболее крупные – Нарочь (S 80 км2),
Освейское, Дрисвяты, Червоное, Дривяты.
Большая часть сосредоточена в северной части
страны (Белорусском Поозерье).

19.

20.

Водохранилища страны
- искусственный водоем с полным объёмом
задержанных водных масс более 1 млн. м3.
В РБ насчитывается более 130 водохранилищ
(Вилейское,
Заславское,
Освейское
водохранилища и др.).

21.

22.

Пруды страны
- искусственные водоемы, которые
аккумулируют месный сток, с полным
объемом задержанных водных масс
не более 1 млн. м 3
В РБ насчитывается более 1,5 тыс. прудов.
Предназначены для местного, хозяйственнобытового водообеспечения и других целей.

23.

Подземные воды – воды, находящиеся в толще
горных пород верхней части земной коры в
жидком, твердом и газообразном состоянии.
Подземные воды подразделяются на:
Грунтовые (скапливаются на первом водоупорном
горизонте, используются в качестве колодезного
водоснабжения).
Артезианские (их отличительная особенность:
залегание ниже первого-третьего слоев и отсутствие
питания непосредственно над ними).
Родники, или ключи (образуются при
естественном выходе подземного водоносного слоя на
поверхность).

24. Подземные воды

Общие ресурсы подземного стока
оцениваются в 16 км3.
Всего разведано более 230
месторождений пресных подземных вод.
Они расположены по РБ на глубинах от
100 до 450 м.

25.

По характеру использования вод
все отрасли хозяйства
подразделяют
1. ВОДОПОТРЕБИТЕЛЕЙ
2. ВОДОПОЛЬЗОВАТЕЛЕЙ

26. ВОДОПОТРЕБИТЕЛИ

это те отрасли, которые изымают воду из ее
естественных источников, потребляют ее для
производства промышленной и с.-х. продукции
или бытовых нужд
и
возвращают воду в водные источники в
другом месте и в меньшем количестве и как
правило худшего качества.
Коммунально-бытовые организации, промышленность,
тепловая и атомная энергетика, сельское хозяйство.

27. ВОДОПОЛЬЗОВАТЕЛИ

связано с процессами, когда используют воду
как таковую, а ее энергию или водную среду.
Гидроэнергетика, водный транспорт, рыбное хозяйство,
отдых, водный туризм, водные виды спорта.

28.

Основные водопотребители
в мире:
Сельское хозяйство 71 % (орошаемое
земледелие и животноводство).
Промышленность 23% (химический
реагент, для производства энергии и
охлаждения, используется в
технологических процессах).
Коммунально-бытовое хозяйство (150
л/сут – расход воды на одного городского
жителя, 50 л/сут – на сельского).

29.

Основные водопотребители в РБ
(59% общего водопотребления).
1. Жилищно-коммунальное хозяйство.
2. Промышленность.
При чем на хозяйственно-бытовые нужды
идет значительная часть забираемой воды.

30.

План лекции
1. Гидросфера, ее структура и значение. Основные
направления использования водных ресурсов в
мире и Республике Беларусь.
2. Источники и виды загрязнения
водных ресурсов и их оценка.
3. Основные методы очистки сточных вод.
Дополнительные методы очистки питьевой воды.
4. Оценка состояния и нормирования качества воды.
5. Основные направления охраны и рационального
использования водных ресурсов.

31.

В результате хозяйственной деятельности
человека водные объекты:
1. Истощаются
2. Засоряются
3. Загрязняются

32.

1. ИСТОЩЕНИЕ
- уменьшение минимально допустимого стока,
которое выражается в уменьшении водности реки
или понижении уровня озера.
Главная причина:
• безвозвратное водопотребление
• проведение мелиоративных работ
• строительство подземных водозаборов и т.д.

33.

2. ЗАСОРЕНИЕ
- накопление в водных объектах посторонних
предметов, которое происходит при сбросе в
водоемы нерастворимых примесей и отходов.
Пример:
• строительный мусор
• древесина
• зола и др.

34.

3. ЗАГРЯЗНЕНИЕ
- накопление в воде веществ в растворенном,
эмульгированном или коллоидном состоянии в
концентрациях, превышающих предельно
допустимые для одного из видов водопользования,
сброса хозяйственно-бытовых, производственных,
ливневых сточных вод, смыва минеральных
удобрений и ядохимикатов с с.-х. угодий и т.д.

35.

ИСТОЧНИКИ загрязнения
водных объектов
по происхождению
1. Природные
2. Антропогенные

36.

Природные источники загрязнения
водных объектов
атмосферные осадки;
талые и ливневые воды;
лесные пожары;
вулканическая деятельность

37.

Антропогенные источники загрязнения
водных объектов
сточные воды промышленных
предприятий,
сточные воды коммунально-бытового
хозяйства,
стоки с с.-х. угодий и животноводческих
комплексов;
сброс нагретых вод объектами
теплоэнергетики;
водный транспорт и т.д.

38.

ИСТОЧНИКИ загрязнения водных объектов
по локализации
1. Точечные – площадь контакта с водным
объектом значительно меньше площади
загрязненной зоны этого объекта (выпуски
сточных вод).
2. Линейные – площадь контакта с водным
объектом представляет линию (загрязнения
от водного транспорта, рекреации).
3. Площадочные – влияние на водный
объект проявляется на всей площади
объекта (плоскостной смыв верхнего слоя почвы
дождевыми или талыми водами, атмосферные
осадки).

39.

ИСТОЧНИКИ загрязнения водных
объектов
по продолжительности воздействия
1. Постоянные
2. Периодические
3. Эпизодические

40.

ВИДЫ загрязнения водных объектов
1. Химическое
2. Физическое
3. Биологическое
4. Радиоактивное

41.

ХИМИЧЕСКОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ
это загрязнение вод органическими и
минеральными веществами.
Органические вещества:
нефть и нефтепродукты;
фенолы;
пестициды и ядохимикаты;
синтетические поверхностно-активные вещества
(СПАВ);
вещества растительного и животного происхождения.
Минеральные вещества:
соли, кислоты, щелочи (нитраты, хлориды,
сульфаты);
соединения тяжелых металлов (ртуть, свинец,
кадмий и др.).

42.

1. Нефтедобывающая и перерабатывающая
промышленность – нефтяные масла.
2. Целлюлозно-бумажная промышленность
– органические вещества (опилки, смола,
лигнин).
3. Химическая промышленность –
соединения ртути, цинка, свинца, мышьяка,
молибдена.
4. Машиностроение – тяжелые металлы,
неорганические кислоты и щелочи, СПАВ.
5. Текстильная и меховая промышленность
– синтетические поверхностно-активные
вещества (СПАВ) и синтетические моющие
средства (СМС).

43.

Физическое загрязнение
включает
ТЕПЛОВОЕ – связано со сбросом в водоемы
нагретых вод тепловых и атомных
электростанций;
МЕХАНИЧЕСКОЕ – характеризуется попаданием
в воду различных механических примесей (песок,
шлам, ил и др.);

44.

Биологическое загрязнение
это загрязнение
вирусами;
бактериями;
болезнетворными организмами;
водорослями и т.д.
Приводит к изменению физических свойств
воды (прозрачность, цветность, запах, вкус
и др.).

45.

Эвтрофикация
процесс насыщения вод биогенными элементами
(азот, фосфор), сопровождающийся ростом
биологической продуктивности водоемов.
Следствие:
интенсивный рост водорослей и др. растений;
накопление органических веществ;
замена аэробных процессов на анаэробные

46.

Радиоактивное загрязнение
включает
РАДИОАКТИВНЫЕ ВЕЩЕСТВА попадают в
поверхностные водоемы при сбрасывании
радиоактивных отходов и захоронении их на дне
водных объектов, в подземные воды – в
результате просачивания вглубь земли вместе с
атмосферными осадками.

47.

План лекции
1. Гидросфера, ее структура и значение. Основные
направления использования водных ресурсов в
мире и Республике Беларусь.
2. Источники и виды загрязнения водных ресурсов и
их оценка.
3. Основные методы очистки
сточных вод. Дополнительные
методы очистки питьевой воды.
4. Оценка состояния и нормирования качества воды.
5. Основные направления охраны и рационального
использования водных ресурсов.

48.

Основные методы очистки
сточных вод.

49.

СТОЧНЫЕ ВОДЫ
– это отработанная или загрязненная
деятельностью человека вода,
включающая также талые и
дождевые воды.

50.

Примеси, входящие в состав
сточных вод:
Механические (предметы, песок, глина, гравий,
шлак, зола).
Химические (нефть и нефтепродукты,
пестициды, тяжелые металлы, соли, щелочи и
др.)
Биологические (водоросли, бактерии, вирусы,
грибки, гельминты, остатки растений,
выделения людей и животных и др.)
Физические (радиоактивные вещества, тепло и
др.)

51.

Основные категории
сточных вод
Хозяйственно-бытовые
Промышленные
Поверхностные

52.

1. Хозяйственно-бытовые сточные
воды
– формируются в результате
повседневной деятельности человека
(поступают из домов, квартир, общественных
зданий, столовых, больниц и т.д.)
Особенность – большая бактериальная загрязненность.

53.

2. Промышленные сточные воды
- эти воды образуются на производствах
после использования.
Вода используется:
в качестве охладителя
для промывки продукции
как растворитель и др.
Среди основных опасностей – ТОКСИЧНОСТЬ.

54.

3. Поверхностные сточные воды
- эти воды образуются в результате
осадков, таяния снега, орошения
земель.
Очистка таких вод представляет сложную
задачу из-за их изменчивого состава.

55.

Загрязнение водных экосистем представляет
огромную опасность для всех живых
организмов.
Поэтому необходимо проводить
ОЧИСТКУ СТОЧНЫХ ВОД.

56.

Методы очистки сточных вод
1. Механический
2. Химический
3. Физико-химический
4. Биологический
5. Термический
Применение того или иного метода определяется
характером загрязнения и степенью вредности
примесей.

57.

Механический метод
- служит для отделения из сточных вод
нерастворенных веществ путем
отстаивания
фильтрования
процеживания
центрифугирования.
Для этого используют:
1. Решетки, сита, пескоуловители, отстойники –
улавливают грубодисперсные частицы.
2. Нефтеуловители, бензомаслоуловители,
дополнительные отстойники – улавливают
поверхностные пленочные загрязнения.

58.

Применение МЕХАНИЧЕСКОГО
метода по очистке сточных вод
позволяет выделить
из стоков промышленного
происхождения – до 95%
примесей;
из стоков хозяйственно-бытового
происхождения – около 70%.

59.

Химический метод
добавление определенных
химических веществ –
РЕАГЕНТОВ.

60.

Химические методы
1. Нейтрализация – доведение сточных вод до
нейтральной среды (используют растворы кислот,
известь, соду, аммиачную воду).
2. Окисление-восстановление – обезвреживание
токсичных примесей путем добавления
окислителей (хлор, озон и др.); использование
реагентов для восстановления (растворенные
примеси восстанавливаются до малорастворимых
или нерастворимых и выпадают в осадок).
3. Осаждение – использование коагулянтов для
осаждения.

61.

Химический метод
позволяет удалять
до 95% нерастворимых примесей
до 25 % растворимых примесей

62.

Физико-химический метод
из сточных вод удаляются тонкодисперсные
и растворенные неорганические примеси, а
также разрушаются органические и плохо
окисляемые вещества.
1. Флотация – процесс слипания частиц с пузырьками
воздуха, что ведет к образованию пены, которая затем
удаляется. Так извлекается смола, нефтепродукты,
ПАВ.
2. Коагуляция – процесс укрупнения дисперсных частиц
с помощью солей алюминия и железа, т. е. идет
сорбирование частиц на коагулянт и образование
хлопьев, которые потом и удаляют. Так извлекается
фосфор.

63.

3. Кристаллизация – уменьшение растворимости
выделяемого вещества за счет снижения температуры
раствора или удаление части растворителя.
4. Адсорбция – для очистки от ПАВ, красителей,
пестицидов, фенолов.
5. Экстракция – для очистки от масел, фенолов, ионов
металлов с высоким содержанием их в воде.
6. Ионный обмен – для глубокой очистки от фенолов,
ПАВ, мышьяка. Твердое вещество ионит обменивает свои
ионы на ионы вредного вещества.
7. Обратный осмос и ультрафильтрация – воды
пропускают через полупроницаемые мембраны под
давлением. Образуется 2 раствора – очищенный и с
вредными веществами.
8. Электролиз – используется с применением
специального сооружения – электролизера.

64.

Биологический метод
применяется в случае загрязнения сточных
вод растворенными органическими
веществами (процесс основан на способности
микроорганизмов подвергать разложению
органические соединения).
Сооружения по биологической очистке:
пруды биологические
аэротенки
биофильтры
биореакторы и др.

65.

Биологический метод
наиболее эффективен при очистке
хозяйственно-бытовых стоков
(принцип этого метода заложен в станциях
по биологической очистке и в биореакторах).

66.

Термический метод
проводится в случае, если другие методы
очистки малоэффективны.
Включает:
1. Концентрирование
2. Огневое обезвреживание (900-10000С).

67.

Методы очистки питьевой воды.

68.

ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЕ
- основной метод очистки питьевой
воды от микробиологического
загрязнения.

69.

МЕТОДЫ ОЧИСТКИ ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ
хлорирование;
озонирование;
хлорирование
озонирование
йодирование
термическая обработка
применение ультразвуковых
установок
использование серебра.
применение ультразвуковых установок;
использование серебра.

70.

Дополнительные мероприятия по
обеззараживанию питьевой воды
1. Кипячение
2. Вымораживание
3. Фильтрование
4. Отстаивание

71.

План лекции
1. Гидросфера, ее структура и значение. Основные
направления использования водных ресурсов в
мире и Республике Беларусь.
2. Источники и виды загрязнения водных ресурсов и
их оценка.
3. Основные методы очистки сточных вод.
Дополнительные методы очистки питьевой воды.
4.Оценка состояния и
нормирования качества воды.
5. Основные направления охраны и рационального
использования водных ресурсов.

72.

План лекции
1. Гидросфера, ее структура и значение. Основные
направления использования водных ресурсов в
мире и Республике Беларусь.
2. Источники и виды загрязнения водных ресурсов и
их оценка.
3. Основные методы очистки сточных вод.
Дополнительные методы очистки питьевой воды.
4.Оценка состояния и
нормирования качества воды.
5. Основные направления охраны и рационального
использования водных ресурсов.

73.

С точки зрения гигиенического и
экологического нормирования рассматривают
3 вида водопользования:
1. К хозяйственно-питьевому
водопользованию относится использование
водных объектов или их участков в качестве
источников питьевой воды и воды для
предприятий пищевой промышленности.
2. К культурно-бытовому
водопользованию относится использование
водных объектов для купания, занятия спортом
и отдыха населения.
3. Рыбохозяйственные водные объекты.

74.

В случае одновременного
использования водного объекта или
его участка для различных нужд
населения и народного хозяйства к
составу и свойствам воды
предъявляются наиболее жесткие
нормы из числа установленных.

75.

Нормирование качества воды
состоит в установлении для воды водного
объекта совокупности допустимых
значений показателей ее состава и
свойств, в пределах которых надежно
обеспечиваются здоровье населения,
благоприятные условия водопользования
и экологическое благополучие водного
объекта.

76.

Для веществ, загрязняющих воду,
установлено раздельное
нормирование качества воды,
которое предусматривает учет
приоритетного назначения водного
объекта.

77.

Основные ПДК при нормировании
качества воды:
Предельно допустимая концентрация
вещества в воде (ПДК)
– концентрация индивидуального вещества
в воде, выше которой вода непригодна для
установленного вида водопользования.

78. Основные ПДК при нормировании качества воды:

Предельно допустимая концентрация в
воде водоема хозяйственно-питьевого
и культурно-бытового
водопользования (ПДК)
– это максимальная концентрация вредного
вещества в воде, которая не должна
оказывать прямого или косвенного влияния
на организм человека в течение всей его
жизни и на здоровье последующих
поколений, и не должна ухудшать
гигиенические условия водопользования.

79.

Предельно допустимая концентрация в
воде водоема, используемого для
рыбохозяйственных целей (ПДК р.х.)
– это максимальная концентрация вредного
вещества в воде, которая не должна
оказывать вредного влияния на популяции
рыб, в первую очередь промысловых.

80.

При нормировании качества воды в водоемах хозяйственнопитьевого и культурно-бытового водопользования используют
следующие признаки вредности:
– органолептический, характеризующий влияние
вещества на изменение свойств воды, определяемых
органами чувств человека (вкус, привкус, запах, цвет,
мутность и др.);
– общесанитарный (санитарный),
характеризующий нарушение экологических условий,
нарушение самоочищения воды: БПК5; численность
сапрофитной микрофлоры; изменение трофности
водных объектов; гидро- химических показателей:
кислород, азот, фосфор, pH (санитарный режим
водоема);
– санитарно-токсикологический,
характеризующий влияние вещества на организм
человека и лабораторных животных.

81.

Для питьевой воды централизованного
водоснабжения используют
органолептический и санитарнотоксикологический признак вредности.

82. Для питьевой воды централизованного водоснабжения используют органолептический и санитарно-токсикологический признак вредности.

Для водоемов, используемых для рыбохозяйственных
целей, помимо органолептического,
общесанитарного и санитарнотоксикологического, используют следующие
признаки вредности:
– токсикологический, характеризующий прямое
токсическое действие веществ на водные биологические
ресурсы;
– рыбохозяйственный, который определяет
изменение товарных качеств промысловых водных
организмов: появление неприятных и посторонних
привкусов и запахов, а также вытеснение хозяйственно
ценных рыб сорными.

83. Для водоемов, используемых для рыбохозяйственных целей, помимо органолептического, общесанитарного и

Для комплексной оценки качества
поверхностных вод используется индекс
загрязнения воды (ИЗВ).
ИЗВ =
σ С